JP5861128B2 - 蓄電池管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、配電技術に関し、特に再生可能エネルギーの発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に関する。

蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いるとともに、通常時は負荷で消費される電力のピークシフトのために蓄電池の電力を充放電する技術が開発されている。このような技術においては、例えば夜間などの負荷による電力消費の少ない時間帯に商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池に蓄電し、昼間などの負荷による電力消費の多い時間帯に蓄電池の電力を交流電力に変換して負荷に供給することが行われる。

特開平９−５６０８２号公報

蓄電池に充電する際の制御方式として、まず定電流充電をし、上限電圧に到達すると定電圧充電に切り替える制御方式が用いられることが多い。この制御方式において上限電圧に到達した際の充電電流が微弱な場合、目標とする容量に到達したと誤認識し、充電が途中で停止してしまうことがある。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、蓄電池への充電途中での充電停止を抑制する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の蓄電池管理装置は、蓄電池を充電する
際、定電流充電で充電開始し、蓄電池の電圧が設定電圧に達すると定電流充電から定電圧
充電に切り替える充電管理部と、充電管理部による管理にしたがい充電が開始された後、
蓄電池の電圧が設定電圧以上かつ蓄電池への充電電流が設定電流未満の状態になると、充
電終了と判定する終了判定部と、蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、蓄電池に充
電すべき電力量と、受け付けた充電時間をもとに定電流充電時の充電電流を算出する充電
電流算出部と、算出された充電電流と、設定電流を比較し、充電電流が設定電流未満のと
き、充電電流を前記設定電流以上に変更する充電電流変更部と、変更された充電電流で定
電流充電する場合の充電時間を算出する充電時間算出部と、算出された充電時間を表示装
置に表示させる表示制御部とを備え、表示制御部は、充電時間算出部により算出された充
電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを表示装置に表示させる
。

本発明によれば、蓄電池への充電途中での充電停止を抑制できる。

本発明の実施の形態に係る配電システムを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置の構成を示す図である。 充電時間帯において蓄電池に充電させる蓄電量を説明するための図である。 図４（ａ）−（ｂ）は、蓄電池の１日における蓄電容量の変動例を示す図である。 図５（ａ）−（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置による充電制御時の充電電流と、蓄電池の電圧の推移例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置による充電制御を説明するためのフローチャートである。 変形例１に係る、蓄電池管理装置による充電制御を説明するためのフローチャートである。 変形例１に係る、充電時間算出部により算出された充電時間以下の充電時間の再入力を促す画面の一例を示す図である。

本発明の実施の形態は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えば商業施設、公共施設、オフィスビル、マンションなどへの設置に適している。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯の一例として、昼間の時間帯は７時から２３時であり、夜間の時間帯は２３時から翌日の７時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力によって蓄電池に蓄電する。

蓄電池に蓄えられた電力は、商用電源が停電したときに、サーバやエレベータなどの重要な機器を動作させるためのバックアップ電源として用いられる。さらに蓄電池は、一般に電気の使用量が大きくなる昼間の時間帯において放電することによって、昼間の商用電力における使用量の最大値を下げる、いわゆるピークシフトとしても用いられる。

このように、蓄電池は特定の負荷のバックアップとしての役割と、ピークシフトとしての役割のふたつの役割を持つ。実施の形態に係る配電システムは、蓄電池に上述のふたつの役割を果たさせるために、商用電源が通電中の通常時には蓄電池に一定の蓄電量を確保しつつピークシフトを実行し、商用電源が停電の場合には、蓄電池を放電して特定の負荷に電力を供給する。

図１は、本発明の実施の形態に係る配電システム１００を模式的に示す図である。実施の形態に係る配電システム１００は負荷４０に電力を供給するためのシステムであり、太陽電池６０、双方向インバータ５０、蓄電池７０、蓄電池管理装置８０、制御装置１０、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３、入力装置９２および表示装置９４を含む。太陽電池６０は再生可能エネルギー発電装置の一例であり、太陽電池６０に限らず、例えば風力発電装置であってもよい。またそれらが併存されてもよい。

負荷４０は、第１種負荷４２および第２種負荷４４に分類される。両者とも交流電力で駆動される機器である。第１種負荷４２は電力供給の優先順位が高い特定負荷である。例えばエレベータ、サーバなどが該当する。第２種負荷４４は一般負荷である。停電時には第１種負荷４２のみが蓄電池７０からバックアップ電源の供給を受ける。このように負荷４０に優先順位をつけることにより、停電時に、蓄電池７０に蓄積された限られた電力を効果的に使用できる。

商用電源２０は電力会社から供給される系統電源である。分電盤３０は系統に接続されるとともに、第１スイッチＳＷ１を介して双方向インバータ５０に接続される。分電盤３０は系統から引き込んだ交流電力を構内の負荷４０に供給する。また分電盤３０は、双方向インバータ５０を介して太陽電池６０からの発電電力、蓄電池７０からの放電電力またはその合成電力を受ける。分電盤３０は、その電力と系統からの電力を合成して負荷４０に供給することもできる。分電盤３０は、系統側端子およびインバータ側端子それぞれの電力を計測し、制御装置１０に通知する。例えば系統の停電時に、分電盤３０はその停電を制御装置１０に通知する。

第１スイッチＳＷ１は、分電盤３０と双方向インバータ５０との間に設けられ、制御装置１０によりオンオフ制御される。第１スイッチＳＷ１がオフに制御されるとき負荷４０に系統電力のみが供給され、第１スイッチＳＷ１がオンに制御されるとき系統電力と双方向インバータ５０から供給される電力との合成電力が供給される。

第２スイッチＳＷ２は、第１種負荷４２の入力端子の接続先を、分電盤３０と第１スイッチＳＷ１とのノード（以下、外部側端子という）に接続するか、双方向インバータ５０と第１スイッチＳＷ１とのノード（以下、内部側端子という）に接続するか切り替える。第２スイッチＳＷ２は制御装置１０により切り替え制御される。通常時は第１種負荷４２の入力端子が外部側端子に接続されるよう制御される。停電時は第１種負荷４２にのみバックアップ電源が供給されるよう、第１スイッチＳＷ１がオフに制御され、第２スイッチＳＷ２が内部側端子に接続されるよう制御される。なお停電時において負荷４０に優先順位をつけない場合、通常時と同じ接続状態が維持される。

太陽電池６０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池６０として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型（有機太陽電池）などが使用される。太陽電池６０は、第３スイッチＳＷ３を介して双方向インバータ５０に接続される。

双方向インバータ５０は、交流側端子から入力される交流電力を直流電力に変換して直流側端子に出力するとともに、直流側端子から入力される直流電力を交流電力に変換して交流側端子に出力する。双方向インバータ５０の交流側端子は系統および負荷４０に接続され、直流側端子は太陽電池６０および蓄電池７０に接続される。

第３スイッチＳＷ３は太陽電池６０と、直流ノードとの間に設けられる。第３スイッチＳＷ３は制御装置１０によりオンオフ制御される。当該直流ノードは、双方向インバータ５０の直流側端子と、太陽電池６０の出力端子に接続された第３スイッチＳＷ３のインバータ側端子と、蓄電池７０の入出力端子が結合されるノードである。

太陽電池６０の発電量は太陽光の量によって左右されるため、発電量を制御することは困難である。第３スイッチＳＷ３を設けることにより、太陽電池６０の発電電力による蓄電池７０の過充電を防止できる。

蓄電池７０は、充放電自在で繰り返し使用できる二次電池である。蓄電池７０は例えば、多数のリチウムイオン電池セルを内蔵する電池パックが複数組み合わされて形成される。具体的には複数の電池パックは直並列接続され、直列単位でスイッチングユニットにより接続／切断制御される。

蓄電池７０は上述の直流ノードに接続される。蓄電池７０は基本的に、双方向インバータ５０によって直流電力に変換された系統電力によって充電される。また太陽電池６０が発電した電力によっても充電される。蓄電池７０は、双方向インバータ５０によって直流電力から交流電力に変換された放電電力を負荷４０に供給する。特に停電時、第１種負荷４２に供給する。

蓄電池７０を構成する各電池パックは、図示しない電流センサ、電圧センサ、温度センサを内蔵する。各電池パックは、内蔵する各電池セルの電流、電圧、温度を常時監視し、監視データを蓄電池管理装置８０に送信する。

蓄電池管理装置８０は、充放電指令および蓄電池７０から受信される監視データをもとに、蓄電池７０の充放電制御および保護制御を行う。充電指令が発動された場合、蓄電池管理装置８０は蓄電池７０のスイッチングユニットに、電池パックと、双方向インバータ５０につながるバスとを接続させるよう指示する。それとともに制御装置１０に、双方向インバータ５０にＡＣ−ＤＣ変換させるよう指示する。放電指令が発動された場合、蓄電池管理装置８０は当該スイッチングユニットに、電池パックと当該バスとを接続させるよう指示する。それとともに制御装置１０に、双方向インバータ５０にＤＣ−ＡＣ変換させるよう指示する。

また蓄電池管理装置８０は、蓄電池７０から受信される監視データをもとに蓄電池７０における短絡、過電流、過充電または過放電を検出すると、上述のスイッチングユニットの少なくとも一つのスイッチをオフするよう制御する。また蓄電池管理装置８０は、制御装置１０から過電流検出信号を受信した場合も、上述のスイッチングユニットの少なくとも一つをオフするよう制御する。

制御装置１０および双方向インバータ５０は双方向パワーコンディショナを構成する。双方向インバータ５０は、商用電源２０が通電中の場合は商用電源２０の周波数に同期した周波数で動作し、商用電源２０が停電中の場合は商用電源２０の周波数と非同期の周波数で動作する。

制御装置１０は、太陽電池６０および／または蓄電池７０から負荷４０に給電する際、系統連系運転モードと自立運転モードのいずれかを選択する。系統連系運転モードは、太陽電池６０および／または蓄電池７０が商用電源２０と電気的に接続し、双方向インバータ５０が系統に商用電源２０に同期した電流を流している運転状態をいう。この系統に流している電流は、商用電源２０の周波数と同じ周波数で、規定値以上の高周波電流を含まない正弦波であり、力率が概略１（商用電源２０の電圧と同じ位相）の電流である。

自立運転モードは、太陽電池６０および／または蓄電池７０が商用電源２０と電気的に切り離された状態で、双方向インバータ５０が第１種負荷４２に電力を供給している運転状態をいう。自立運転モードでは、双方向インバータ５０自体が規定の電圧および周波数で規定値以上の歪みのない正弦波の電圧を発生させる。

制御装置１０は、太陽電池６０および／または蓄電池７０から負荷４０に給電する際、商用電源２０が停電していない場合は系統連系運転モードで運転し、商用電源２０が停電している場合は自立運転モードで運転する。系統連系運転モードで運転する場合、制御装置１０は第１スイッチＳＷ１をオンに、第２スイッチＳＷ２の接続先を上述の外部側端子に制御する。それとともに双方向インバータ５０に、商用電源２０と連系すべく商用電源２０に同期した位相と周波数を設定する。自立運転モードで運転する場合、制御装置１０は第１スイッチＳＷ１をオフに、第２スイッチＳＷ２の接続先を上述の内部側端子に制御する。それとともに双方向インバータ５０に、商用電源２０と独立した位相と周波数を設定する。

入力装置９２は操作スイッチ、操作ボタン、操作キーなどを備える。入力装置９２はユーザ操作を受け付け、その操作に対応する指示信号を制御装置１０または蓄電池管理装置８０に送信する。表示装置９４はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）などの表示パネルを備える。表示装置９４は制御装置１０または蓄電池管理装置８０から提供される情報を表示する。なお入力装置９２と表示装置９４は一体型のタッチパネルディスプレイで構成されてもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置８０の構成を示す図である。蓄電池管理装置８０は、操作受付部８１、表示制御部８２および制御部８３を備える。制御部８３は、充電制御部８４および放電制御部８５を含む。本実施の形態では蓄電池管理装置８０による充放電制御に注目する。特に充電制御に注目する。

操作受付部８１は、ユーザにより入力装置９２に入力される各種の情報を受け付け、制御部８３に出力する。本実施の形態ではピークシフト用のスケジュール運転に必要な情報を受け付ける。具体的には停電時確保蓄電容量、放電時間帯、放電量および充電時間帯を受け付ける。停電時確保蓄電容量は、商用電源２０の停電に備えて蓄電池７０に最低限確保すべき蓄電容量である。なお停電時確保蓄電容量は、ユーザ設定によらず、予め設定された固定値であってもよい。放電時間帯は、ピークシフトのために蓄電池７０から電力を放電する時間帯である。放電量は当該放電時間帯に、蓄電池７０からの放電を許可する放電量である。充電時間帯は蓄電池７０に充電する時間帯である。

表示制御部８２は、制御部８３により生成される各種の情報を表示装置９４に表示させる。本実施の形態ではユーザによる、スケジュール運転に必要な情報の入力をサポートする情報を表示させる。この情報の具体的は後述する。

充電制御部８４は、蓄電量算出部８４１、充電電流算出部８４２、充電電流変更部８４３、充電時間算出部８４４、充電管理部８４５および充電終了判定部８４６を含む。これらの構成は、ハードウエア的には、任意のマイクロコンピュータ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

蓄電量算出部８４１は、停電時確保蓄電容量と、放電時間帯に放電させる放電量の総量をもとに、充電時間帯に蓄電池７０に充電させる蓄電量を算出する。その際、双方向インバータ５０による変換ロスを考慮する。

図３は、充電時間帯において蓄電池７０に充電させる蓄電量を説明するための図である。商用電源２０からの交流電力を蓄電池７０に充電するため、双方向インバータ５０は商用電源２０からの交流電力を直流電力に変換する。この変換の際にＡＣ／ＤＣ変換ロスが生じる。また、蓄電池７０が放電する電力を負荷４０に供給するため、双方向インバータ５０は蓄電池７０が放電する直流電力を交流電力に変換する。この変換の際にＤＣ／ＡＣ変換ロスが生じる。

停電時確保蓄電容量をＰ_Ｆ、放電時間帯に蓄電池７０から放電させる電力量であるピークシフト用蓄電容量をＰ_Ｓ、ＡＣ／ＤＣ変換ロスの割合をＲ_ＡＤとする。ここでＡＣ／ＤＣ変換ロスＲ_ＡＤは、蓄電池７０が放電する直流電力を１としたときに変換される交流電力の大きさを表す。したがって、０＜Ｒ_ＡＤ≦１である。

充電時間帯において蓄電池７０に充電させる蓄電量Ｐ_ｍは、
Ｐ_ｍ≦（Ｐ_Ｆ＋Ｐ_Ｓ）／Ｒ_ＡＤ ・・・式（１）
となる。等号成立の条件は、蓄電池７０が空の状態から充電する場合である。

蓄電池７０は、蓄電可能な電力の上限である最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍが予め定まっている。したがって、蓄電量算出部８４１は式（１）を用いて算出した蓄電量Ｐ_ｍが最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍを上回る場合、最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍを蓄電量Ｐ_ｍとする。最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍは蓄電池７０の定格容量をもとに決定されてもよいし、許容最大電圧、充放電特性などを考慮して実験またはシミュレーションにより算出されてもよい。例えば最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍは１５ｋＷｈに設定される。その場合、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆは５〜１４ｋＷｈの範囲内の値に設定される。

上述したように停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆは、商用電源２０が停電したときに使用されるべき蓄電容量であるため、商用電源２０が停電しない限り、蓄電池７０は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを最低限蓄電している。したがって、充電時間帯に商用電源２０から蓄電池７０に実際に供給されるべき電力量Ｐ_１は、
Ｐ_１＝Ｐ_Ｓ／Ｒ_ＡＤ ・・・式（２）
となる。

また、蓄電池７０から双方向インバータ５０を介して負荷４０に供給される電力量Ｐ_２は、
Ｐ_２＝Ｐ_Ｓ×Ｒ_ＤＡ ・・・式（３）
となる。

図４（ａ）−（ｂ）は、蓄電池７０の１日における蓄電容量の変動例を示す図である。図４（ａ）は、蓄電池７０からピークシフトのための放電をさせず、双方向インバータ５０を太陽電池用パワーコンディショナとして動作させた場合の、蓄電容量の変動例を示す。蓄電池７０はピークシフトのための放電をしないため、図４（ａ）に示すように蓄電池７０の蓄電容量は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆのまま維持され、変動しない。

図４（ｂ）は、蓄電池７０からピークシフトのための放電をさせた場合の、蓄電容量の変動例を示す。図４（ｂ）において時刻Ｔ_１は充電開始時刻であり、時刻Ｔ_２は充電終了時刻であり、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２までの期間が充電時間帯である。充電時間帯において蓄電池７０の蓄電容量は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆから増加し、時刻Ｔ_２付近で最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍに到達する。

時刻Ｔ_３は放電開始時刻である。放電開始後、蓄電池７０の蓄電容量は徐々に減少する。時刻Ｔ_４から時刻Ｔ_５までの期間は負荷４０が電力を消費していない期間である。時刻Ｔ_６において蓄電池７０の蓄電容量は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆまで減少する。放電中に蓄電池７０の蓄電容量が停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆに到達した場合、放電制御部８５は、設定された放電時間帯であっても蓄電池７０からの放電を停止させる。

図２に戻る。充電管理部８４５は蓄電池７０への充電を管理する。具体的には定電流充電（ＣＣ充電）で充電開始し、蓄電池７０の電圧が上限電圧に達すると定電流充電から定電圧充電（ＣＶ充電）に切り替える。定電流充電のほうが定電圧充電より高速充電が可能であるが、充電終止電圧を超えて過充電してしまうことがある。そこで充電終止電圧より所定の値低い上限電圧を設定し、蓄電池７０の電圧が上限電圧に到達すると、定電流充電から定電圧充電に切り替える。これにより、効率的で安全な充電が実現できる。

充電終了判定部８４６は、充電管理部８４５による管理にしたがい蓄電池７０への充電が開始された後、蓄電池７０の電圧が上限電圧以上かつ蓄電池７０への充電電流が下限電流未満の状態になると、充電終了と判定する。上述したように蓄電池７０の電圧が上限電圧に到達すると定電流充電から定電圧充電に切り替わるが、蓄電池７０の蓄電量が満充電容量に近づいてくると充電電流が低下してくる。本実施の形態ではこの性質を利用して、充電終了タイミングを決定する。設計者は、蓄電池７０の特性、当該上限電圧および最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍをもとに、蓄電池７０への充電を最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍで停止させるための下限電流を実験またはシミュレーションにより求める。

充電電流算出部８４２は、蓄電量算出部８４１により算出された電力量と、受け付けた充電時間帯に基づく充電時間をもとに、定電流充電時の充電電流を算出する。当該充電時間には、充電時間帯として指定された時間をそのまま使用してもよいし、その時間から補充電時間（例えば３０分）を引いた時間を使用してもよい。

まず充電電流算出部８４２は、蓄電池７０に供給する単位時間あたりの充電量である充電レートＲ_ｃを算出する。充電レートＲ_Ｃは以下の式（４）で求められる。
Ｒ_Ｃ＝Ｐ_１／Ｔ_Ｃ ・・・式（４）
Ｐ_１は蓄電池７０に供給されるべき電力量を示し、Ｔ_Ｃは充電時間を示す。

例えば電力量Ｐ_１が１０ｋＷｈ、充電時間Ｔ_Ｃが５時間の場合、充電レートＲ_Ｃは２ｋＷとなる。次に充電電流算出部８４２は、充電レートＲ_Ｃを双方向インバータ５０の出力電圧で割って、充電電流を算出する。

充電電流変更部８４３は、充電電流算出部８４２により算出された充電電流と、上述の下限電流を比較する。当該充電電流が下限電流未満のとき、充電電流変更部８４３は当該充電電流を下限電流以上に変更する。以下、本実施の形態では説明を分かりやすくするため下限電流に変更する例を想定する。実際には充電電流の変動を考慮し、下限電流に一定のマージンを持たせた値に変更することが好ましい。

充電時間算出部８４４は、充電電流変更部８４３により変更された充電電流で定電流充電する場合の充電時間を算出する。まず充電時間算出部８４４は、変更された充電電流に双方向インバータ５０の出力電圧を掛けて充電レートＲ_Ｃを算出する。次に充電時間算出部８４４は、蓄電池７０に供給されるべき電力量Ｐ_１を、算出した充電レートＲ_Ｃで割って充電時間Ｔ_Ｃを算出する。

図５（ａ）−（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置８０による充電制御時の充電電流と、蓄電池７０の電圧の推移例を示す図である。図５（ａ）は、定電流充電時の充電電流が下限電流以上の例を示し、図５（ｂ）は、定電流充電時の充電電流が下限電流未満の例を示す。

図５（ａ）に示す例では、蓄電池７０の電圧が上限電圧に到達したとき、充電電流が下限電流以上であるため、定電流充電から定電圧充電に切り替わる。その後、充電電流が徐々に低下し、下限電流未満になると充電終了となる。図５（ｂ）に示す例では、蓄電池７０の電圧が上限電圧に到達したとき、充電電流が下限電流未満であるため、定電流充電から定電圧充電に切り替わらず、その時点で充電終了となる。図５（ａ）と図５（ｂ）を比較すると、後者は前者より蓄電池７０への充電量が少なくなることが分かる。

図６は、本発明の実施の形態に係る蓄電池管理装置８０による充電制御を説明するためのフローチャートである。まず蓄電量算出部８４１は、蓄電池７０に充電すべき電力量を算出する（Ｓ１２）。なお上述した手法による算出に限らない。例えば蓄電池７０からＳＯＣ（State of. Charge）を取得し、最大許容蓄電容量Ｐ_Ｍとの差分を算出して、充電すべき電力量を算出してもよい。またユーザ入力により直接、充電すべき電力量が設定されてもよい。

操作受付部８１は入力装置９２から、ユーザ入力された充電時間を受け付け、制御部８３に渡す（Ｓ１４）。充電電流算出部８４２は、充電すべき電力量および充電時間をもとに充電電流を算出する（Ｓ１６）。

充電電流変更部８４３は、充電電流算出部８４２により算出された充電電流と、上述の下限電流を比較する（Ｓ１８）。当該充電電流が下限電流未満の場合（Ｓ１８のＹ）、充電電流変更部８４３は、当該充電電流を下限電流の値に変更する（Ｓ２０）。充電時間算出部８４４は、充電すべき電力量および変更後の充電電流をもとに、変更すべき充電時間を算出する（Ｓ２２）。なおこの処理は、変更後の充電時間を表示装置９４に表示させない設定の場合、省略してもよい。ステップＳ１８にて充電電流算出部８４２により算出された充電電流が下限電流以上の場合（Ｓ１８のＮ）、ステップＳ２０、ステップＳ２２の処理をスキップする。

充電管理部８４５は、決定された充電電流で蓄電池７０への定電流充電を開始する（Ｓ２４）。具体的には充電管理部８４５は双方向インバータ５０に充電レートを設定し、双方向インバータ５０は、設定される充電レートにしたがい、出力電流が当該充電電流を維持するよう制御する。

充電管理部８４５は、充電電流が下限電流以上であり、かつ蓄電池７０の電圧が上限電圧以上である条件を満たすか否か判定する（Ｓ２６）。当該条件が満たさない間（Ｓ２６のＮ）、定電流充電を継続する。当該条件を満たすと（Ｓ２６のＹ）、充電管理部８４５は、定電流充電から定電圧充電に切り替える（Ｓ２８）。定電圧充電では充電管理部８４５は、蓄電池７０から取得される電圧を参照して、その電圧が一定になるよう双方向インバータ５０への電力指令を適応的に切り替える。充電管理部８４５は、通常、当該電力指令により双方向インバータ５０に、出力電力を徐々に低下させるよう指示する。双方向インバータ５０は、当該電力指令にしたがい、出力電力を徐々に低下させる。

充電終了判定部８４６は、充電電流が下限電流未満であり、かつ蓄電池７０の電圧が上限電圧以上である条件を満たすか否か判定する（Ｓ３０）。当該条件が満たさない間（Ｓ３０のＮ）、定電圧充電を継続する。当該条件を満たすと（Ｓ３０のＹ）、蓄電池７０への充電制御が終了する。

次に本実施の形態に係る蓄電池管理装置８０による充電制御の変形例１を説明する。変形例１では表示制御部８２は、充電時間算出部８４４により算出された充電時間を表示装置９４に表示させる。これにより、ユーザによる入力装置９２への充電時間の再入力を促す。その再入力を促す際、表示制御部８２は、算出された充電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを表示装置９４に表示させてもよい。

図７は、変形例１に係る、蓄電池管理装置８０による充電制御を説明するためのフローチャートである。図７のフローチャートは、図６のフローチャートにステップＳ２３が追加されたものである。以下、図６のフローチャートとの相違点を説明する。表示制御部８２は、ステップＳ２２で算出された充電時間を表示装置９４に表示させる（Ｓ２３）。その後、ステップＳ１４に遷移し、ユーザによる充電時間の再入力を受け付ける（Ｓ１４）。その他の処理は、図６のフローチャートと同様であるため説明を省略する。

図８は、変形例１に係る、充電時間算出部８４４により算出された充電時間以下の充電時間の再入力を促す画面の一例を示す。表示制御部８２は、画面内に充電時間帯を入力するための入力欄９２１と、算出された充電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージ９２２を表示させる。

次に本実施の形態に係る蓄電池管理装置８０による充電制御の変形例２を説明する。これまで、受け付けた充電時間をもとに充電電流を算出し、その充電電流と下限電流を比較することにより、受け付けた充電時間が長すぎないかを判定した。変形例２では受け付けた充電時間をあらかじめ設定された充電時間と比較することにより、受け付けた充電時間が長すぎないかを判定する。この設定された充電時間は、あらかじめ設定された蓄電池７０に充電すべき電力量を、あらかじめ設定された充電電流で割ることにより算出される。この充電電流には、上述の下限電流または当該下限電流より大きい電流が設定される。充電制御部８４は、操作受付部８１により受け付けられた充電時間と、当該設定された充電時間とを比較し、前者が後者を超える場合、受け付けた充電時間を短くする。具体的には設定された充電時間に変更する。なお設定された充電時間より短い時間に変更してもよい。また変形例１と同様に、受け付けた充電時間が当該設定された充電時間を超える場合、表示制御部８２は、当該設定された充電時間以下の充電時間の再入力を促す画面を表示させてもよい。

以上説明したように本発明の実施の形態によれば、充電すべき電力量および充電時間から算出される充電電流が下限電流未満の場合、充電電流を下限電流以上に変更することにより、蓄電池７０への充電途中での充電停止を抑制できる。即ち、蓄電池７０の電圧および充電電流を参照して、定電流充電から定電圧充電への切り替え、および充電終了判定を行う充電制御において、充電電流が下限電流を下回ることにより、定電圧充電への切り替えと判定すべき場合に充電終了と誤判定することを回避できる。したがって予定の充電量に到達する前に充電が終了してしまう事態を回避できる。

また変形例１では、変更後の充電電流で充電する場合の充電時間を算出して表示装置９４に表示させることにより、ユーザは変更後の充電時間を認識できる。またユーザは充電時間を再入力することもできる。

また変形例２では、受け付けた充電時間が設定された充電時間を超える場合、受け付けた充電時間を設定された充電時間に変更することにより、蓄電池７０への充電途中での充電停止を抑制できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、本実施の形態に係る発明は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。

［項目１］
蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、
受け付けた充電時間と、あらかじめ設定された蓄電池に充電すべき電力量とあらかじめ設定された充電電流とをもとに算出した所定の充電時間を比較し、前記受け付けた充電時間が前記所定の充電時間を超える場合、前記受け付けた充電時間を短くする変更部と、
を備えることを特徴とする蓄電池管理装置。

［項目２］
前記変更部は、前記受け付けた充電時間と前記所定の充電時間を比較し、前記受け付けた充電時間が前記所定の充電時間を超える場合、前記受け付けた充電時間を前記所定の充電時間に変更することを特徴とする項目１に記載の蓄電池管理装置。

［項目３］
蓄電池を充電する際、定電流充電で充電開始し、前記蓄電池の電圧が設定電圧に達すると定電流充電から定電圧充電に切り替える充電管理部と、
前記充電管理部による管理にしたがい充電が開始された後、前記蓄電池の電圧が前記設定電圧以上かつ前記蓄電池への充電電流が設定電流未満の状態になると、充電終了と判定する終了判定部と、
前記蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、
前記蓄電池に充電すべき電力量と、受け付けた充電時間をもとに定電流充電時の充電電流を算出する充電電流算出部と、
算出された充電電流と、前記設定電流を比較し、前記充電電流が前記設定電流未満のとき、前記充電電流を前記設定電流以上に変更する充電電流変更部と、
を備えることを特徴とする蓄電池管理装置。

［項目４］
変更された充電電流で定電流充電する場合の充電時間を算出する充電時間算出部と、
算出された充電時間を表示装置に表示させる表示制御部と、
をさらに備えることを特徴とする項目３に記載の蓄電池管理装置。

［項目５］
前記表示制御部は、前記充電時間算出部により算出された充電時間以下の充電時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを前記表示装置に表示させることを特徴とする項目４に記載の蓄電池管理装置。

１００ 配電システム、 １０ 制御装置、 ２０ 商用電源、 ３０ 分電盤、 ４０ 負荷、 ４２ 第１種負荷、 ４４ 第２種負荷、 ５０ 双方向インバータ、 ６０ 太陽電池、 ７０ 蓄電池、 ８０ 蓄電池管理装置、 ８１ 操作受付部、 ８２ 表示制御部、 ８３ 制御部、 ８４ 充電制御部、 ８４１ 蓄電量算出部、 ８４２ 充電電流算出部、 ８４３ 充電電流変更部、 ８４４ 充電時間算出部、 ８４５ 充電管理部、 ８４６ 充電終了判定部、 ８５ 放電制御部、 ９２ 入力装置、 ９４ 表示装置、 ＳＷ１ 第１スイッチ、 ＳＷ２ 第２スイッチ、 ＳＷ３ 第３スイッチ。

本発明は、太陽光発電と連携した大規模蓄電システムに利用できる。

Claims (1)

1. 電池を充電する際、定電流充電で充電開始し、前記蓄電池の電圧が設定電圧に達すると
   定電流充電から定電圧充電に切り替える充電管理部と、
   前記充電管理部による管理にしたがい充電が開始された後、前記蓄電池の電圧が前記設
   定電圧以上かつ前記蓄電池への充電電流が設定電流未満の状態になると、充電終了と判定
   する終了判定部と、
   前記蓄電池への充電時間を受け付ける受付部と、
   前記蓄電池に充電すべき電力量と、受け付けた充電時間をもとに定電流充電時の充電電
   流を算出する充電電流算出部と、
   算出された充電電流と、前記設定電流を比較し、前記充電電流が前記設定電流未満のと
   き、前記充電電流を前記設定電流以上に変更する充電電流変更部と、
   変更された充電電流で定電流充電する場合の充電時間を算出する充電時間算出部と、
   算出された充電時間を表示装置に表示させる表示制御部と、
   を備え、前記表示制御部は、前記充電時間算出部により算出された充電時間以下の充電
   時間を入力するよう、ユーザに促すメッセージを前記表示装置に表示させることを特徴と
   する蓄電池管理装置。
   

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